最新刊於《自然天文學》的研究指，首次利用美國太空總署 (NASA) 的哈勃太空望遠鏡發現木星衛星木衛三「蓋尼米德 (Ganymede) 」大氣存在水蒸氣的證據。專家相信，當木衛三表面的冰昇華時，就會從固體變成氣體形成水蒸氣；發現亦增加了人類對木衛三大氣層的理解。
先前的研究已提供了間接證據，證明該個太陽系中最大的衛星，含水量比地球海洋總和都多。然而，由於木衛三溫度太低，以至於表面的水份都凝結成固體，而木衛三的海洋位於地殼下方大約 160 公里處，因此水蒸氣不是從該海洋蒸發而成。
過去曾有專家認為木衛三的地下海洋可以容納水生外星生命。
天文學家重新檢查了過去 20 年哈勃望遠鏡的觀測結果，才找到水蒸氣存在於木衛三的證據。
1998 年，哈勃太空望遠鏡的成像光譜儀拍攝到木衛三第一張紫外線圖像，顯示出該衛星有稱為極光帶的彩色帶電氣帶，進一步證明木衛三具有弱磁場。
分子氧 (O2) 的存在解釋了這些紫外線觀察結果的相似性，但一些觀察到的特徵與純 O2 大氣的預期排放不符。當時科學家得出結論，這種差異可能與原子氧 (O) 濃度較高有關。
作為 2018 年支持 NASA 朱諾號 (Juno) 任務的大型觀測計劃的一部分，瑞典皇家理工學院天文學家 Lorenz Roth 領導的團隊著手以哈勃太空望遠鏡測量該衛星的原子氧含量。該團隊的分析結合了來自兩種儀器的數據： 2018 年哈勃的宇宙起源光譜儀和 1998–2010 年哈勃成像光譜儀 (STIS) 的檔案圖像。
令團隊驚訝的是，與 1998 年數據的原始解釋相反，他們發現木衛三的大氣中幾乎無任何原子氧，這代表對於這些紫外線極光圖像的明顯差異，必須有另一種解釋，因此 Roth 的團隊再仔細研究了紫外線圖像中極光的相對分佈。
木衛三的表面溫度全天變化很大，在接近赤道的中午時分，可能變得夠暖，以至於冰面釋放或昇華少量水分子。事實上，紫外線圖像中的差異與木衛三大氣中預期水的位置直接有關。
Roth 在 NASA 發出的聲明中解釋，現時只觀察到分子氧，相信是由帶電粒子侵蝕冰面時產生，而測量到的水蒸氣來自較暖冰冷區域的水蒸氣熱逸出 (thermal escape) 引起的冰昇華。
現時發現木衛三上含有已知生命所必須的氧和水，增加學者對歐洲太空總署 (ESA) 即將進行的任務 JUICE 的期待。該個大型任務計劃於 2022 年發射並於 2029 年抵達木星， JUICE 將花費至少 3 年時間對木星及其三顆最大的衛星進行詳細觀測，特別強調木衛三作為潛在宜居地的調查。
木衛三成為調查目標，主要是因為該衛星提供了一個天然實驗室，分析一般冰冷世界的性質、演化和潛在宜居性；木衛三在木星伽利略衛星系統 (Galilean moons) 中的作用，以及它與木星的獨特磁性和等離子體互動。
目前， NASA 的朱諾號任務正在仔細觀察木衛三，在上月亦發表了木衛三的新圖像。自 2016 年起，朱諾號一直在研究木星及其環境，了解木星系統並解開其歷史、起源到可能出現的宜居環境謎團。
來源：
NASA, Hubble Finds First Evidence of Water Vapor at Jupiter’s Moon Ganymede, 26 July 2021
報告：
Roth, L., Ivchenko, N., Gladstone, G.R. & et al. (2021). A sublimated water atmosphere on Ganymede detected from Hubble Space Telescope observations. Nat Astron. doi: 10.1038/s41550-021-01426-9
文／Alan Chiu
木衛三首測出水蒸氣或由表面冰昇華釋出| 立場科學| 立場新聞 - 立場新聞
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